合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）是一种主动式微波传感器,具备全天时、全天候、高分辨特点,在测绘遥感领域具有不可替代的地位。多角度SAR是利用平台机动和天线波束扫描,实现从不同方位角度对同一目标区域进行连续观测的成像模式,可提供目标多角度观测的散射信息、运动信息和几何信息等,提升SAR单次成像效益。传统成像模式的SAR卫星一般不采用方位向多角度观测,方位向观测角度能力有限,如国际先进的Terra SAR-X卫星仅能提供±2.2°最大方位向观测角度,试验模式仅能提供±4.4°方位观测角度,而多角度SAR方位观测角变化一般可以达到±30°甚至更高。在多角度观测过程中,方位视角变化大,边缘孔径处回波信号距离向和方位向耦合,二维频谱模型复杂,成像困难;观测时间长,成像处理算法更加灵活,经典距离—多普勒定位模型适用性以及影像定位精度难以保证;观测角度变化大,目标散射呈现各向异性,散射信息建模和散射中心特性提取困难。研究多角度SAR成像与几何、散射信息提取方法,具有重要理论意义和工程应用价值。本文研究了星载多角度SAR成像与几何、散射信息提取关键技术,目的在于解决多角度SAR成像与应用的共性基础难题,发挥多角度SAR数据应用效益。本文首先从基本的SAR成像原理出发,利用波前重现理论,研究了多角度SAR回波与目标特性间的关系,分析了多角度SAR处理关键问题,揭示了多角度SAR相比传统SAR更为全面的目标信息获取能力。然后本文研究了星载多角度SAR成像算法设计问题。精确成像是多角度SAR数据应用的前提。本文首先研究了星、地几何关系建模问题,利用级数形式的距离历史模型,精确描述星载多角度SAR回波,然后利用级数反演法,获得了回波信号二维频谱解析表达式,并且在精确二维频谱基础上,研究星载多角度SAR成像算法设计问题。本文提出了三步处理的精确二维频谱成像算法,算法复杂度和成像质量可由二维频谱级数阶数灵活调整,相比传统星载SAR成像算法更加灵活。本文利用多角度SAR卫星成像系统参数,建立了星载SAR成像仿真系统,对比了主流成像算法,验证了本文提出算法有效性和优势。此外本文研究了SAR几何定位模型的问题。SAR几何定位模型源自SAR成像模型,是多角度SAR测绘遥感应用的基础。SAR几何定位精度主要即是由几何定位模型和模型求解决定。经典SAR定位模型是距离—多普勒（Range-Doppler,RD）定位模型,该模型是利用瞬时参考时刻的等距离线和由一阶近似导出的等多普勒线进行影像定位的近似模型。在星载SAR影像定位过程中,RD定位模型的求解必须采用卫星星历、距离参数和多普勒参数,建立RD定位方程。这要求SAR数据产品给出具体多普勒参数。若没有,则必须反演出等效的多普勒参数,才能建立对应RD定位方程,这制约了SAR数据产品的应用。论文提出了距离历史（Range-history,RH）定位模型,该模型依据SAR连续观测过程中逐次回波信号中的精确距离值以及SAR和目标的几何变化关系,建立定位方程,理论上是一个精确定位模型。论文证明了RD定位模型为RH定位模型的一阶近似,RH定位模型适用性更广,可作为SAR统一定位模型;且RH定位模型求解无需SAR数据产品提供额外多普勒参数,适用于更广泛的成像处理算法生产的SAR数据产品。本文利用全国多个城市的SAR卫星影像数据,根据高精度角反射器以及其他地面目标信息,进行了影像定位实验,对比了RH定位和RD定位模型求解精度。实验结果证明了RH定位模型有效性,RH定位模型的解在方位向上定位精度更高。最后本文研究了多角度SAR目标散射中心参数提取的问题。SAR影像目标散射中心是目标的核心部位,是多角度SAR影像解译的核心要素。论文采用了目标属性散射中心模型,描述了多角度SAR目标散射各向异性特性,然后进一步研究散射中心模型参数提取的问题。散射中心参数提取是一个高维非凸优化问题求解的过程。传统散射中心提取方法解的稳定性不高,求解过程依赖影像分割和参数初始化,难以对复杂目标多散射中心有效提取。论文提出了基于实数编码遗传算法的多角度SAR目标多散射中心提取方法,初始化参数可随机选择,解收敛速度快;方法在回波域实现散射中心提取,回避了SAR影像域中影像分割问题。利用改进的松弛迭代方法,降低多散射中心相互影响,实现了多角度SAR复杂目标散射中心快速完整提取。论文利用仿真数据和实测数据,对比了本文提出方法和其他散射中心提取方法的提取性能,证明了本文提出方法的有效性和优势。